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Publicação
Caraterização de Metal Organic Frameworks (MOFs) e Carvão Ativado como meio para purificação do Biogás – Aplicações em adsorção e permeação
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
O objetivo deste trabalho foi estudar a relação entre os fenómenos de adsorção e de permeação gasosa
na purificação de biogás, ao introduzir um adsorvente numa membrana polimérica (Matrimid®5218). Os
adsorventes utilizados foram um Metal Organic Framework (MOF), ZIF-8, e um Carvão Ativado (CA).
O equilíbrio de adsorção dos gases puros, CO2 e CH4, no ZIF-8 foi estudado pelo método volumétrico
numa gama de pressões dos 0 aos 16 bar e às temperaturas 30oC, 50oC e 80oC. O CA foi medido pelo
método gravimétrico a 25oC e 50oC. Verificou-se que a quantidade adsorvida de CO2 é superior à de
CH4 devido à sua maior afinidade com a superfície do adsorvente e menor diâmetro cinético.
Preparam-se membranas de matriz mista (MMMs) de polímero Matrimid®5218 com diferentes
concentrações de ZIF-8 e de CA: 0%, 5%, 10%, 20% e 30% (p/p), para avaliar a capacidade de
permeação gasosa ao CH4 e CO2 a 30oC. As membranas foram caraterizadas através de Microscopia
Eletrónica de Varrimento (SEM), Termogravimetria (TG), ensaios de perfuração e medição de ângulos
de contato. Para todas as membranas conclui-se que têm uma estrutura densa.
Pela impregnação de ZIF-8 obtiveram-se membranas hidrofóbicas e com CA membranas hidrofílicas.
Verificou-se que o aumento da concentração de ZIF-8 nas membranas provoca a diminuição da
resistência mecânica e o aumento da concentração de CA tem um efeito contrário. As membranas com
ZIF-8 degradam-se a partir ± 350oC e as com CA a partir dos ± 410oC.
Nas membranas com ZIF-8 e com CA ocorre um aumento de permeabilidades até concentrações de
20% (p/p). As permeabilidades obtidas para as membranas de CA são superiores às obtidas para as
de ZIF-8 e a seletividade ideal aumenta com o aumento da percentagem de impregnação de ZIF-8 e
de CA.
Devido à maior capacidade de adsorção do CA e pelas propriedades das membranas após a sua
incorporação, verificou-se que o CA apresenta uma melhoria na performance para a purificação do
biogás.
Descrição
Palavras-chave
Purificação do Biogás Metal Organic Frameworks (MOFs) ZIF-8 Carvão Ativado Adsorção Permeação Gasosa